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1995 definierte John Maynard-Smith zusammen mit seinem ungarischen Kollegen Eörs Szathmáry die „Major Transitions in Evolution“ in dem gleichnamigen Buch. Auf insgesamt acht große Systemübergänge kamen die beiden – angefangen bei der Bündelung von Molekülpopulationen in Kompartimenten über die Entstehung sexueller Fortpflanzung bis hin zur Bildung Sprach-basierter Gesellschaften.

Die reine Identifikation dieser Systemübergänge ist indes nicht die eigentliche Leistung des Buches, das viele für einen Meilenstein der Evolutionsbiologie halten. Vielmehr gingen Maynard-Smith und Szathmáry den entscheidenden Schritt weiter und arbeiteten allgemeine Prinzipien heraus, die die Übergänge mehrheitlich miteinander teilen. Quasi eine nochmalige Synthese der Evolutionstheorie.

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Zu diesen Prinzipien gehört etwa, dass sich oftmals kleinere Einheiten zu größeren Gebilden zusammenfinden; dass erstere sich daraufhin meist zu verschiedenen, spezialisierten Teilen der größeren Einheit auseinanderdifferenzieren; dass weiterhin erstere sich nicht mehr außerhalb der größeren Einheit vermehren können; oder dass häufig neue Wege der Informations­übertragung eingeführt wurden. Wer dies alles noch genauer wissen will, sollte jetzt allerdings tatsächlich das Buch lesen...

Wir wollen uns stattdessen einer Frage widmen, die das Buch nur ungenügend klären konnte – nämlich, wie denn diese Systemübergänge einst tatsächlich stattfanden. Dass dies so ist, liegt jedoch beileibe nicht an vermeintlicher Nachlässigkeit der Autoren, sondern vielmehr an einem bereits früher in dieser Kolumne erwähnten Kernproblem der Evolutionsforschung: Wie vor Urzeiten gewisse evolutionäre Prozesse abliefen, dazu wird man aus aktueller Evidenz allenfalls Hypothesen oder möglichst plausible Szenarien ableiten können. Ob es sich aber vor Urzeiten in der „wahren“ Evolu­tion wirklich so abgespielt hat, wird man erst herausfinden, wenn Zeitreisen möglich sind.

Immerhin kann man heute wenigstens eine Art „virtuelle, molekulare Zeitreise“ unternehmen. Schließlich wissen wir nicht zuletzt aus unzähligen Sequenzvergleichen und molekularen Stammbäumen, dass in jeder Genomsequenz auch Informationen über die evolutionäre Vergangenheit des Organismus mitverschlüsselt sind. Und genau dies machte sich kürzlich ein US-Team zunutze, um den Ursprüngen eines weiteren großen Systemübergangs nachzuspüren – der Entstehung der Vielzelligkeit.

Mithilfe spezieller Software leuchteten die US-Forscher auf der evolutio­nären Zeitskala immer weiter rückwärts aus, wie sich ein mutmaßliches Schlüsselprotein der Vielzelligkeit entwickelte – und landeten am Ende bei dem vermeintlich entscheidenden, Funktions-generierenden Mutationsereignis. Das betreffende Protein mit dem Kürzel GKPID richtet die Position des Spindel­apparats so aus, dass die Zelle sich am Ende gemäß ihrer Gewebeposition in der richtigen Ebene teilt – logischerweise eine zwingende Voraussetzung für funktionierende Vielzelligkeit. Die entscheidende Punktmutation, die den zuvor als Enzym agierenden GKPID-Vorläufer plötzlich zum Chef-Regulator der Spindelorientierung machte, verorteten die Autoren bei ihrer rekonstruktiven Zeitreise in einem hypothetischen Choanoflagellaten von vor etwa 600 Millionen Jahren (eLife 2015;5:e10147).

Ob die Kolonien-bildenden Einzeller aber damals genau dadurch den Startschuss zum Systemübergang „Echte Vielzelligkeit“ erhielten? Wie gesagt: Das werden wir erst erfahren, wenn wir echte Zeitreisen unternehmen können.